最近幾年，“智能駕駛”被炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)，由特斯拉和谷歌領(lǐng)銜，而后眾多互聯(lián)網(wǎng)科技企業(yè)紛紛投身其中，一時(shí)間風(fēng)起云涌。而同樣作為人工智能下的一部分，市面上的掃地機(jī)器人也常常被詬病打掃不力，出現(xiàn)“亂跑亂撞”、“強(qiáng)懟墻角”等問題。此前，美國的Neato公司和國內(nèi)的360都宣稱旗下的掃地機(jī)器人產(chǎn)品搭載了自動(dòng)駕駛技術(shù)，那么，它是怎么將自動(dòng)駕駛的眼睛嫁接到掃地機(jī)器人身上的呢？掃地機(jī)器人真的能分辨出自己身在何方了嗎？
掃地機(jī)器人是如何定位的？
作為清潔領(lǐng)域的“無人機(jī)”，智能掃地機(jī)器人悄然進(jìn)入我們的視線中，替代雙手完成地面清掃工作，對于討厭做家務(wù)的上班族來講，簡直是一大福音。用過掃地機(jī)器人的朋友一定會(huì)遇到這樣的情況，掃地機(jī)亂跑亂竄，有的地方掃了好幾次，有的地方卻從來不掃，實(shí)在沒有“智能”可言。
其實(shí)，判斷一款掃地機(jī)器人到底是“智能”還是“智障”，還得取決于它的定位方式。最初的第一代掃地機(jī)器人只能靠亂跑亂撞來改變路線，清理效果不盡人意，因而又出現(xiàn)了第二代掃地機(jī)器人，也就是現(xiàn)在我們買到的掃地機(jī)器人，最常見的定位方式有以下三種：
基于信標(biāo)定位：信標(biāo)定位原指在航海或者航空中利用無線電基站發(fā)出無線電波實(shí)現(xiàn)定位與導(dǎo)航的技術(shù)，放在掃地機(jī)器人上則是利用三點(diǎn)式定位，測量機(jī)器人與周邊環(huán)境距離的變化來判斷機(jī)器人與信物的相對位置，這樣的定位方式得到的坐標(biāo)精準(zhǔn)度較高、穩(wěn)定性好，但安裝信標(biāo)的花費(fèi)很高，市面上應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)的機(jī)器人少之又少，大部分用在高端產(chǎn)品當(dāng)中。
地圖模擬定位：通過自身的各種傳感器探測周圍環(huán)境，利用反饋的數(shù)據(jù)構(gòu)造出一個(gè)模擬地圖，并與事先儲(chǔ)存的完整地圖進(jìn)行匹配，最后得到一個(gè)在全局環(huán)境中的坐標(biāo)，從而確定自身的位置，這種方式比較適合結(jié)構(gòu)簡單的環(huán)境，如果遇到復(fù)雜的環(huán)境則工作的時(shí)間更長，也更加費(fèi)電。
天花板圖像定位：掃地機(jī)器人朝上的一面配備一個(gè)能夠拍攝天花板圖像的高清攝像頭，通過拍攝天花板圖像來匹配位置，定位自身在環(huán)境中的坐標(biāo)，這種定位系統(tǒng)對于天花板的幾何圖形要求比較高，幾何信息模糊的天花板會(huì)大大影響定位精度。
這三種定位方式各有優(yōu)劣，信標(biāo)定位準(zhǔn)確，但是費(fèi)錢，且不說信標(biāo)物貴，前期安裝也是費(fèi)事費(fèi)力。天花板定位對參照物要求高，定位準(zhǔn)不準(zhǔn)全靠運(yùn)氣。只有地圖模擬定位相對靠譜，造價(jià)又低，是一種兩全之計(jì)。無論它們的定位方式如何不同，目的都是一致的：盡可能避開障礙，覆蓋盡可能多的清掃面積。因?yàn)閺?fù)雜的家居環(huán)境，掃地機(jī)器人遭遇的危險(xiǎn)和障礙，和無人駕駛的工作方式高度重合：在復(fù)雜多變的環(huán)境中規(guī)劃出一條高效安全的路線。
掃地機(jī)器人植入智能駕駛的眼睛
經(jīng)歷了兩代掃地機(jī)器人的進(jìn)化，價(jià)格昂貴、偽智能等致命缺點(diǎn)迫使市場不得不推出新一代的產(chǎn)品。事實(shí)上，這幾年很多科技巨頭企業(yè)都在不斷探索中，在價(jià)格與智能的蹺蹺板上尋找一個(gè)最佳的平衡點(diǎn)。
面對這樣的問題，把汽車的無人駕駛技術(shù)下沉到掃地機(jī)器人上能否解決？掃地機(jī)器人面對的障礙和危險(xiǎn)，在某種程度來說并不亞于無人駕駛車輛，而它們的目的相似，如果把激光雷達(dá)傳感器放置到掃地機(jī)器人上用，邏輯上似乎也沒什么不妥。
事實(shí)上Neato就是這樣做的，將谷歌的自動(dòng)駕駛汽車算法SLAM和激光雷達(dá)傳感器結(jié)合到一起，自動(dòng)駕駛汽車將激光雷達(dá)放置在車頂上，掃地機(jī)也同樣的在頂部凸起部分集成了激光雷達(dá)和雷達(dá)接收器。當(dāng)掃地機(jī)器人啟動(dòng)時(shí)，凸起的激光掃描系統(tǒng)便開始工作，以每秒五圈的速度，向周圍的環(huán)境發(fā)射激光激光，實(shí)時(shí)掃描周圍環(huán)境，并在機(jī)器內(nèi)部系統(tǒng)形成一個(gè)3D地圖，這種掃描系統(tǒng)與谷歌的無人駕駛技術(shù)原理上是完全一樣的。
Neato生成地圖后，可設(shè)置清掃一遍或兩遍。如果設(shè)置為清掃兩遍，掃地機(jī)則會(huì)在地圖的邊界清掃，然后來回清掃第一遍，清掃第二遍時(shí)，它會(huì)改變不同的方向，重復(fù)該過程，整個(gè)清掃路線形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
基于這樣精準(zhǔn)的傳感器和高效率的算法 ，Neato很快就可以完成掃地流程，并且不會(huì)重復(fù)掃同一塊區(qū)域，還能避免碰撞家居，比普通的掃地機(jī)器人更快、更全面地完成了房間的打掃。
為了驗(yàn)證應(yīng)用了無人駕駛技術(shù)的掃地機(jī)器人是否可以辨認(rèn)自己身在何方，我們做了幾個(gè)測試。
一、我們把Neato掃地機(jī)器人放置在客廳工作，等待它清掃一段時(shí)間后，將它搬離至同一個(gè)房間的不同位置，繼續(xù)開啟清掃。掃地機(jī)繼續(xù)開始清掃，且避開了此前清掃過的位置，看來機(jī)器已完成了地圖構(gòu)建。
二、把Neato掃地機(jī)器人放置在客廳工作，等待它清掃一段時(shí)間后，將它搬離至不同房間，繼續(xù)開啟清掃。掃地機(jī)遲疑一會(huì)后重新開始工作，面對陌生環(huán)境，它也選擇了重新去探測和構(gòu)建地圖。
三、把Neato掃地機(jī)器人放置在客廳工作，等待它清掃一段時(shí)間后，將它搬離至不同房間，繼續(xù)開啟清掃，然后再將其移動(dòng)到最初的客廳位置開始工作。掃地機(jī)器人像是從來沒有清掃過這片區(qū)域一樣，重新開始了探測工作。Neato的地圖記憶可能只能保存一份，當(dāng)面對陌生環(huán)境時(shí)，它將會(huì)覆蓋原先掃描過的地圖，重新構(gòu)建保存當(dāng)前環(huán)境的地圖。
掃地機(jī)器人是迷你版無人汽車
從以上的測試可以看出來，運(yùn)用了智能駕駛后掃地機(jī)器人在掃地上有更快速有效的算法和方案，雖然看起來智能駕駛汽車和掃地機(jī)器人無論是級別還是功能上都有著天壤之別，但他們確實(shí)存在很多共性。
從工作原理上來講，他們都是正確識(shí)別當(dāng)前的工作環(huán)境，并且制定出一條路線。同樣是激光雷達(dá)，通過傳感器收集數(shù)據(jù)，傳輸?shù)教幚砥魃?，根?jù)地形信息制定出合理的方案。但掃地機(jī)器人上的激光雷達(dá)并沒有汽車上的那么大，汽車上的雷達(dá)測量距離可以長達(dá)數(shù)百米，而放到掃地機(jī)器人上，10米左右的測量距離完全可以滿足大部分家庭環(huán)境。
在軟件層面上，掃地機(jī)器人幾乎把汽車上的SLAM技術(shù)完全搬了過來，精準(zhǔn)的地圖感知讓掃地機(jī)器人即使在狹小的空間也可以準(zhǔn)確判斷。再加上算法的不斷升級優(yōu)化，面對突發(fā)問題上能夠有更好的處理方式，更加適合掃地機(jī)器人的應(yīng)用場景。
之前測試過的激光掃地機(jī)路線
不難看出，掃地機(jī)器人與智能駕駛汽車有著千絲萬縷的關(guān)系，稱它為行走在家庭中的無人汽車也不為過。在互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，一切想法都將變成可能，通過不斷提升研發(fā)能力，與高端的產(chǎn)品特性相結(jié)合，像這樣出色的“嫁接”產(chǎn)品就會(huì)誕生。
自動(dòng)駕駛技術(shù)仍然不成熟，掃地機(jī)器人的硬傷仍在
被譽(yù)為第三代掃地機(jī)器人的智能駕駛掃地機(jī)，在無人駕駛以及一系列傳感器技術(shù)的加入后，清掃覆蓋率得到了長足的提升，但是越線和邊角清掃兩大難題仍然困擾著各大掃地機(jī)器人廠商，而硬懟墻角凳角、無法分辨軟障礙等問題也同樣存在。
而同樣火爆的智能駕駛，也存在著自己的局限。雖然這幾年大肆發(fā)展智能駕駛，無論媒體和廠商宣傳得有多牛，但不得不承認(rèn)自動(dòng)駕駛目還處于不成熟的階段，在智能駕駛行業(yè)內(nèi)有兩套不同的標(biāo)準(zhǔn)，不約而同地分為了5個(gè)等級，從L1到L5，目前量產(chǎn)汽車自動(dòng)駕駛技術(shù)都只停留在L2~L3級別，也就是說駕駛過程中需要更多的人為操作，想要達(dá)到L4或者真正全自動(dòng)駕駛的L5還需要非常漫長的時(shí)間。
以馬斯克的特斯拉為例子，近些年有關(guān)其旗下的自動(dòng)駕駛技術(shù)的負(fù)面新聞就不勝枚舉，交通事故頻發(fā)也導(dǎo)致很多人對這項(xiàng)技術(shù)持懷疑態(tài)度，同樣的問題放到掃地機(jī)器人上，消費(fèi)者希望從繁瑣的家庭日常清潔事物中解脫出來，讓掃地機(jī)器人代替人類完成掃地工作，如果掃地機(jī)器人不能勝任這樣的工作，最終家務(wù)還是得落到消費(fèi)者手中。
將自動(dòng)無人駕駛技術(shù)與掃地機(jī)器人結(jié)合確實(shí)是這個(gè)時(shí)代的大勢所趨，但想要確保這項(xiàng)技術(shù)在掃地機(jī)器人上穩(wěn)定發(fā)展且受到消費(fèi)者的認(rèn)可，首要的任務(wù)是必須解決技術(shù)上的缺陷和不足，然后才能將相關(guān)的產(chǎn)品推廣到市場，否則仍然是“偽智能”的掃地機(jī)器人。
